2013届高考物理二轮复习冲刺测试 专题9电磁感应

1 20132013 届高考物理二轮复习冲刺测试 专题届高考物理二轮复习冲刺测试 专题 9 9 电磁感应电磁感应 1 如图 均匀带正电的绝缘圆环a与金属圆环b同心共面放置 当a绕O 2011 上海单科 13 点在其所在平面内旋转时 b中产生顺时针方向的感应电流 且具有收缩趋势 由此可知 圆环a A 顺时针加速旋转 B 顺时针减速旋转 C 逆时针加速旋转 D 逆时针减速旋转 解析 由楞次定律 欲使b中产生顺时针电流 则a环内磁场应向里减弱或向外增强 a环的旋转 情况应该是顺时针减速或逆时针加速 由于b环又有收缩趋势 说明a环外部磁场向外 内部向里 故 选 B 答案 B 2 有一个匀强磁场 它的边界是MN 在MN左侧是无场区域 右侧 2012 黑龙江哈尔滨一模 20 是匀强磁场区域 如图甲所示 现在有一个金属线框以恒定速度从MN左侧进入匀强磁场区域 线框中的 电流随时间变化的i t图象如图乙所示 则可能的线框是 解析 在图乙中 中间过程中有恒定电流 A D 两选项中的线框产生的感应电流立刻从最大值减 小 故 A D 错误 由E Blv可知 进入过程中切割有效长度l均匀增大 中间过程l不变 最后过程 切割有效长度均匀减小 故 B C 正确 答案 BC 3 如图所示 在铁芯P上绕着两个线圈a和b 则 2012 四川理综 16 2 A 线圈a输入正弦交变电流 线圈b可输出恒定电流 B 线圈a输入恒定电流 穿过线圈b的磁通量一定为零 C 线圈b输出的交变电流不对线圈a的磁场造成影响 D 线圈a的磁场变化时 线圈b中一定有电场 解析 在同一铁芯上具有相同的 a中输入正弦交流电时 按正弦规律变化 则b中产生 t t 变化的电流 故 A 错 a中输入恒定电流时 b中磁通量恒定不为零 而为零 故 B 错 线圈a b t 中的电流都对铁芯上的产生影响 即按互感原理工作 故 C 错 a中的磁场变化 即变化 b中 t t 一定有电场产生 故 D 正确 答案 D 4 用一根横截面积为S 电阻率为 的硬质导线做成一个半径为r的 2012 江苏苏北四市调研 圆环 ab为圆环的一条直径 如图所示 在ab的左侧存在一个均匀变化的匀强磁场 磁场垂直于圆环所 在的平面 方向如图 磁感应强度大小随时间的变化率 k k 0 则 B t A 圆环中产生逆时针方向的感应电流 B 圆环具有扩张的趋势 C 圆环中感应电流的大小为 krS 2 3 D 图中a b两点间的电势差Uab k r2 1 4 解析 根据楞次定律可知 磁通量减小 产生顺时针方向的感应电流 A 选项不正确 圆环面积 有扩张的趋势 B 选项正确 产生的感应电动势为 则电流大小为 C 选项不正确 Uab t k r2 2 kSr 4 等于k r2的绝对值 D 选项正确 1 4 答案 BD 5 半径为a右端开小口的导体圆环和长为 2a的导体直杆 单位长度电阻均 2012 四川理综 20 为R0 圆环水平固定放置 整个内部区域分布着竖直向下的匀强磁场 磁感应强度为B 杆在圆环上以速度 v平行于直径CD向右做匀速直线运动 杆始终有两点与圆环良好接触 从圆环中心O开始 杆的位置由 确定 如图所示 则 A 0 时 杆产生的电动势为 2Bav B 时 杆产生的电动势为Bav 33 C 0 时 杆受的安培力大小为 2B2av 2 R0 D 时 杆受的安培力大小为 3 3B2av 5 3 R0 解析 开始时刻 感应电动势E1 BLv 2Bav 故 A 项正确 时 E2 B 2a 3 cos v Bav 故 B 项错误 由L 2a cos E BLv I R R0 2a cos 2 a 得在 3 E R 0 时 F 故 C 项错误 时F 故 D 项正确 B2L2v R 4B2av R0 2 3 3B2av R0 5 3 答案 AD 6 如图所示 正方形区域MNPQ内有垂直纸面向里的匀强磁场 在外力作用 2012 重庆理综 21 下 一正方形闭合刚性导线框沿QN方向匀速运动 t 0 时刻 其四个顶点M N P Q 恰好在 磁场边界中点 下列图象中能反映线框所受安培力f的大小随时间t变化规律的是 4 解析 设正方形导线框电阻为R 边长为L0 磁感应强度为B 匀速运动的速度为v 则在A点由图中A到 N过程 感应电动势E BLv 由L 2vt tan 45 I f BIL t2 由数学知识知 E R B2L2v R 4B2v3 R C D 错 在O点由图中A到N过程 L不变 故f不变 在B点由图中A到N过程 切割磁感线的有效 长度L L0 2vttan45 则f BIL t2 t 由数学 B2 L0 2vt 2 v R 4B2v3 R 4B2v2L0 R B2 vL2 0 R 知识可判断 B 对 A C D 项错误 答案 B 7 如图所示 L是自感系数很大的线圈 其自身的直流电阻几乎为 2012 辽宁大连双基测试 零 A和B是两个相同的小灯泡 下列说法正确的是 5 A 闭合开关 S 后 灯泡A亮度一直保持不变 B 闭合开关 S 后 灯泡B逐渐变亮 最后亮度不变 C 断开开关 S 后 灯泡A逐渐变暗 直到不亮 D 断开开关 S 后 灯泡B由暗变亮再逐渐熄灭 解析 闭合开关 S 后 线圈L中电流逐渐增大 灯泡B中电流逐渐减小至 0 A中电流越来越大 至最后不再增大 故灯泡A B同时变亮 然后灯泡B越来越暗直至熄灭 灯泡A越来越亮至最亮 选项 A B 均错误 断开开关 S 后 线圈L与灯泡B构成闭合回路 故灯泡B由暗变亮 又因为能量守恒电流 越来越小 灯泡B又逐渐变暗至熄灭 选项 D 正确 答案 D 8 如图所示 相距为d的两条水平虚线L1 L2之间是方向水平向里的 2012 江苏南通启东中学 匀强磁场 磁感应强度为B 正方形线圈abcd边长为L L d 质量为m 电阻为R 将线圈在磁场上方 高h处静止释放 cd边刚进入磁场时速度为v0 cd边刚离开磁场时速度也为v0 则下列说法正确的是 A 线圈进入磁场的过程中 感应电流为逆时针方向 B 线圈进入磁场的过程中 可能做加速运动 C 线圈穿越磁场的过程中 线圈的最小速度可能为 mgR B2L2 D 线圈从ab边进入磁场到ab边离开磁场的过程 感应电流做的功为mgd 6 解析 线圈进入磁场的过程中 由右手定则可判断出感应电流为逆时针方向 选项 A 正确 由于 cd边刚离开磁场时速度也为v0 所以线圈进入磁场的过程 只能是减速运动 选项 B 错误 在线圈进入 磁场的减速过程中 BIL mg 而I E BLv 代入上式得v 选项 C 正确 因为cd边离开磁 E R mgR B2L2 场时的速度与刚进入磁场时的速度大小相同 所以线框离开磁场的过程与进入磁场的过程完全相同 当 ab边离开磁场时的速度大小等于线圈从ab边进入磁场时的速度大小 对线框运用动能定理可知 该过程 中感应电流做的功等于线框重力做的功 即为mgd 选项 D 正确 答案 ACD 9 如图所示 相距为L的两条足够长的光滑平行金属导轨与水平面的夹角 2012 山东理综 20 为 上端接有定值电阻R 匀强磁场垂直于导轨平面 磁感应强度为B 将质量为m的导体棒由静止释 放 当速度达到v时开始匀速运动 此时对导体棒施加一平行于导轨向下的拉力 并保持拉力的功率恒 为P 导体棒最终以 2v的速度匀速运动 导体棒始终与导轨垂直且接触良好 不计导轨和导体棒的电阻 重力加速度为g 下列选项正确的是 A P 2mgvsin B P 3mgvsin C 当导体棒速度达到 时加速度大小为 sin v 2 g 2 D 在速度达到 2v以后匀速运动的过程中 R上产生的焦耳热等于拉力所做的功 解析 对导体棒受力分析如图 当导体棒以v匀速运动时 如图甲 应有 mgsin F安 BIL 当加力F后以 2v匀速运动时 如图乙 F mgsin 两式联立得F mgsin 则 B2L2v R 2B2L2v R P F 2v 2mgvsin A 正确 B 错误 由牛顿第二定律 当导体棒的速度为 时 a v 2 mgsin F安 m sin C 正确 由功能关系 当导体棒达到 2v以后匀速运动的过程中 R上产生的 mgsin B2L2v 2R m g 2 焦耳热等于拉力所做的功与减少的重力势能之和 D 错误 7 答案 AC 10 如图 两根足够长的金属导轨ab cd竖直放置 导轨间距离为L 电阻 2011 全国理综 24 不计 在导轨上端并接两个额定功率均为P 电阻均为R的小灯泡 整个系统置于匀强磁场中 磁感应强 度方向与导轨所在平面垂直 现将一质量为m 电阻可以忽略的金属棒MN从图示位置由静止开始释 放 金属棒下落过程中保持水平 且与导轨接触良好 已知某时刻后两灯泡保持正常发光 重力加速度 为g 求 1 磁感应强度的大小 2 灯泡正常发光时导体棒的运动速率 解析 1 设小灯泡的额定电流为I0 有P I R 0 2 由题意在金属棒沿导轨竖直下落的某时刻后 小灯泡保持正常发光 流经MN中电流为I 2I0 此时金属棒MN所受的重力和安培力相等 下落的速度达到最大值 有mg BLI 联立 式得B mg 2L R P 2 设灯泡正常发光时 导体棒的速率为v 由电磁感应定律与欧姆定律得 E BLv E RI0 联立 式得v 2P mg 8 11 如图甲所示 空间存在一宽度为 2L的有界匀强磁场 磁场 2012 吉林长春第一次调研 17 方向垂直纸面向里 在光滑绝缘水平面内有一边长为L的正方形金属线框 其质量m 1kg 电阻 R 4 在水平向左的外力F作用下 以初速度v0 4m s 匀减速进入磁场 线框平面与磁场垂直 外力 F的大小随时间t变化的图线如图乙所示 以线框右边刚进入磁场时开始计时 求 1 匀强磁场的磁感应强度B 2 线框进入磁场的过程中 通过线框的电荷量q 3 判断线框能否从右侧离开磁场 说明理由 解析 1 由F t图象可知 线框加速度a 2m s2 F2 m 线框的边长L v0t at2 4 1m 2 12m 3m 1 2 1 2 t 0 时刻线框中的感应电流I BLv0 R 线框所受的安培力F安 BIL 由牛顿第二定律F1 F安 ma 又F1 1N 联立得B T 0 33 T 1 3 2 线框进入磁场的过程中 平均感应电动势 E BL2 t 平均电流 I E R 通过线框的电荷量q t I 联立得q 0 75 C 3 设匀减速运动速度减为零的过程中线框通过的位移为x 由运动学公式得 0 v 2ax 2 0 代入数值得x 4m 2L 所以线框不能从右侧离开磁场 12 如图所示 一对光滑的平行金属导轨固定在同一水平面内 导轨间距 2012 天津理综 11 9 l 0 5m 左端接有阻值R 0 3 的电阻 一质量m 0 1kg 电阻r 0 1 的金属棒MN放置在导轨上 整个装置置于竖直向上的匀强磁场中 磁场的磁感应强度B 0 4 T 棒在水平向右的外力作用下 由静 止开始以a 2m s2的加速度做匀加速运动 当棒的位移x 9m 时撤去外力 棒继续运动一段距离后停下 来 已知撤去外力前后回路中产生的焦耳热之比Q1 Q2 2 1 导轨足够长且电阻不计 棒在运动过程中 始终与导轨垂直且两端与导轨保持良好接触 求 1 棒在匀加速运动过程中 通过电阻R的电荷量q 2 撤去外力后回路中产生的焦耳热Q2 3 外力做的功WF 解析 1 设棒匀加速运动的时间为 t 回路的磁通量变化量为 回路中的平均感应电动势 为 由法拉第电磁感应定律得 E E t 其中 Blx 设回路中的平均电流为 由闭合电路的欧姆定律得 I I E R r 则通过电阻R的电荷量为 q t I 联立 式